特許 7183111 めっき方法、めっき用の不溶性アノード、及びめっき装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-25

(45)【発行日】2022-12-05

(54)【発明の名称】めっき方法、めっき用の不溶性アノード、及びめっき装置

(51)【国際特許分類】

   C25D 21/12 20060101AFI20221128BHJP

   C25D 17/00 20060101ALI20221128BHJP

   C25D 17/12 20060101ALI20221128BHJP

   C25D 7/12 20060101ALI20221128BHJP

   H01L 21/3205 20060101ALI20221128BHJP

   H01L 21/768 20060101ALI20221128BHJP

   H01L 23/522 20060101ALI20221128BHJP

【ＦＩ】

C25D21/12 A

C25D17/00 H

C25D17/12 K

C25D7/12

H01L21/88 J

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019093404

(22)【出願日】2019-05-17

(65)【公開番号】P2020186459

(43)【公開日】2020-11-19

【審査請求日】2021-10-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100106208

【弁理士】

【氏名又は名称】宮前 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100146710

【弁理士】

【氏名又は名称】鐘ヶ江 幸男

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100172041

【弁理士】

【氏名又は名称】小畑 統照

(72)【発明者】

【氏名】神田 裕之

(72)【発明者】

【氏名】下村 直樹

(72)【発明者】

【氏名】長井 瑞樹

(72)【発明者】

【氏名】安田 慎吾

(72)【発明者】

【氏名】尾渡 晃

【審査官】祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０７３８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２６２４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２０１８３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２５Ｄ ２１／１２

Ｃ２５Ｄ １７／００

Ｃ２５Ｄ １７／１２

Ｃ２５Ｄ ７／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通電極を形成するためのビア又はホールを有する基板を用意するステップと、
不溶性アノードが配置されるアノード槽と前記基板が配置されるカソード槽とが隔膜で仕切られためっき液槽を用意するステップと、
前記基板を前記めっき液槽内でめっきする際のアノード電流密度が０．４ＡＳＤ以上１．４ＡＳＤ以下となるように、前記基板を電解めっきするステップと、
を含み、
前記不溶性アノードは、
電源に接続される給電点と、
前記給電点を中心としたリング状のリング電極と、
前記給電点と前記リング電極とを接続する接続電極と、
を有する、めっき方法。

【請求項2】

前記リング電極は、第１直径の第１リング電極と、前記第１直径より小さい第２直径の第２リング電極と、を有する、請求項１に記載のめっき方法。

【請求項3】

前記接続電極は、前記給電点と前記リング電極とを直線的に接続する、請求項１又は２に記載のめっき装置。

【請求項4】

前記不溶性アノードは、前記給電点を中心とする回転対称な形状である、請求項１から３の何れか１項に記載のめっき方法。

【請求項5】

前記不溶性アノードの前記給電点には、前記基板に面する部位を覆うカバーが取り付けられている、請求項１から４の何れか１項に記載のめっき方法。

【請求項6】

前記不溶性アノードは、アノードホルダに保持され、
前記アノードホルダは、前記基板に向いて開口する開口部を有し、
前記不溶性アノードの前記リング電極の寸法は、前記開口部の寸法よりも小さい、
請求項１から５の何れか１項に記載のめっき方法。

【請求項7】

前記隔膜は、イオン交換膜又は中性隔膜である、請求項１から６の何れか１項に記載のめっき方法。

【請求項8】

めっき液槽内に配置されてめっきに使用されるめっき用の不溶性アノードであって、
電源に接続される給電点と、
前記給電点を中心としたリング状のリング電極と、
前記給電点と前記リング電極とを接続する接続電極と、
を備える、めっき用の不溶性アノード。

【請求項9】

めっき液を収容可能なめっき液槽と、
請求項８に記載のめっき用の不溶性アノードと、
前記めっき液槽を、前記不溶性アノードが配置されるアノード槽と基板が配置されるカソード槽とに仕切る隔膜と、
を備えるめっき装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、めっき方法、めっき用の不溶性アノード、及びめっき装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハ等の表面に設けられた微細な配線用溝、ホール、又はレジスト開口部に配線を形成したり、半導体ウェハ等の表面にパッケージの電極等と電気的に接続するバンプ（突起状電極）を形成したりすることが行われている。この配線及びバンプを形成する方法として、例えば、電解めっき法、蒸着法、印刷法、ボールバンプ法等が知られているが、半導体チップのＩ／Ｏ数の増加、細ピッチ化に伴い、微細化が可能で性能が比較的安定している電解めっき法が多く用いられるようになってきている。

【0003】

電解めっき法に用いるめっき装置は、半導体ウェハ等の基板を保持した基板ホルダと、アノードを保持したアノードホルダと、多種類の添加剤を含むめっき液を収容するめっき液槽とを有する。このめっき装置において半導体ウェハ等の基板表面にめっき処理を行うときは、基板ホルダとアノードホルダとがめっき液槽内で対向配置される。この状態で基板とアノードとを通電させることで、基板表面にめっき膜が形成される。なお、添加剤は、めっき膜の成膜速度を促進又は抑制する効果や、めっき膜の膜質を向上させる効果等を有する。

【0004】

従来、アノードとして、めっき液に溶解する溶解性アノード又はめっき液に溶解しない不溶性アノードが用いられている。不溶性アノードを用いてめっき処理を行った場合、アノードとめっき液との反応により酸素が発生する。めっき液の添加剤はこの酸素と反応して分解される。添加剤が分解されると、添加剤は上述した効果を失い、基板表面に所望の膜を得ることができないという問題がある（例えば、特許文献１参照）。これを防止するためには、めっき液中の添加剤の濃度が一定以上に保たれるように添加剤をめっき液に随時追加すればよい。しかしながら、添加剤は高価であるので、できる限り添加剤の分解を抑制することが望ましい。

【0005】

また、導体基板を多層に積層させる際に各層間を導通させるための手段として、基板の内部に上下に貫通する複数の銅等の金属からなる貫通電極を形成する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。図１４は、貫通電極を有する基板の製造の一例を示す図である。まず、図１４（Ａ）に示すように、シリコン等からなる基材１１０の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、上方に開口する複数の貫通電極用凹部１１２を形成した基板Ｗを用意する。この貫通電極用凹部１１２の直径は、例えば１～１００μｍ、特に１０～２０μｍで、深さは、例えば７０～１５０μｍである。そして、基板Ｗの表面に、電解めっきの給電層としての銅等からなるシード層１１４をスパッタリング等で形成する。

【0006】

次に、基板Ｗの表面に電解銅めっきを施すことで、図１４（Ｂ）に示すように、基板Ｗの貫通電極用凹部１１２の内部に銅めっき膜１１６を充填するとともに、シード層１１４の表面に銅めっき膜１１６を堆積させる。

【0007】

その後、図１４（Ｃ）に示すように、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）等により、基材１１０上の余剰な銅めっき膜１１６及びシード層１１４を除去し、加えて、貫通電極用凹部１１２内に充填した銅めっき膜１１６の底面が外部に露出するまで基材１１０の裏面側を研磨除去する。これによって、上下に貫通する銅（銅めっき膜１１６）からなる複数の貫通電極１１８を内部に有する基板Ｗを完成させる。

【0008】

貫通電極用凹部１１２は、直径に対する深さの比、即ちアスペクト比が一般に大きく、通常、このようなアスペクト比の大きな貫通電極用凹部１１２内に電解めっきによって成膜される銅（めっき膜）を、内部にボイド等の欠陥を生じさせることなく完全に充填するには長時間を要する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開平７－１１４９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

従来、めっき液中の添加剤の消耗を抑えるためにアノード付近で発生する酸素の量を減らす方法として、アノードの表面積を大きくし、めっき中のアノード電流密度を下げることが行われている。ここで、貫通電極を形成するためのアスペクト比の大きいビア又はホールを有する基板をめっきする際には、ボイド等の欠陥が生じないようにめっき中の電流は小さくされる。しかしながら、本発明者らの研究により、こうした貫通電極を形成する基板に対するめっき中も、添加剤の消耗が大きくなる場合があることが発見された。より具体的には、本発明者らの研究により、めっき中のアノード電流密度が小さすぎると、酸素の発生は減少するが代わりに次亜塩素酸の発生が増加し、増加した次亜塩素酸の影響によって添加剤の分解が促進されることが分かった。

【0011】

また、アノード電流密度を調整して添加剤の消耗を抑制するためにアノードの表面積を変更する場合、単純にアノードの表面積を変更すると、基板に形成されるめっきの均一性が損なわれるおそれがある。

【0012】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、貫通電極を形成するためのビア又はホールを有する基板をめっきする際に、めっき液中の添加剤の消耗を抑制することができるめっき方法、不溶性アノード、及びめっき装置を提案することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の一実施形態によれば、めっき方法が提案され、前記めっき方法は、貫通電極を形成するためのビア又はホールを有する基板を用意するステップと、不溶性アノードが配置されるアノード槽と前記基板が配置されるカソード槽とが隔膜で仕切られためっき液槽を用意するステップと、前記基板を前記めっき液槽内でめっきする際のアノード電流密度が０．４ＡＳＤ（Ａ／ｃｍ^２）以上１．４ＡＳＤ以下となるように、前記基板を電解めっきするステップと、を含む。かかるめっき方法によれば、めっき中の酸素、及び次亜塩素酸の発生を抑制して、めっき液中の添加剤の消耗を抑制することができる。

【0014】

本発明の別の一実施形態によれば、めっき液槽内に配置されてめっきに使用されるめっき用の不溶性アノードが提案され、前記不溶性アノードは、電源に接続される給電点と、前記給電点を中心としたリング状のリング電極と、前記給電点と前記リング電極とを接続する接続電極と、を備える。かかるめっき用の不溶性アノードによれば、めっき中の酸素、及び次亜塩素酸の発生を抑制して、めっき液中の添加剤の消耗を抑制することができると共に、基板に形成されるめっきの面内均一性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態に係るめっき装置を示す概略図である。

【図2】本実施形態に係るアノードホルダの平面図である。

【図3】図２に示した３－３断面におけるアノードホルダ６０の側断面図である。

【図4】ホルダベースカバーを取り外した状態のアノードホルダの分解斜視図である。

【図5】ホルダベースカバーを取り外した状態のアノードホルダの平面図である。

【図6】本実施形態におけるめっき方法の一例を示すフローチャートである。

【図7】本実施形態におけるアノードの第１例を示す図である。

【図8】本実施形態におけるアノードの第２例を示す図である。

【図9】本実施形態におけるアノードの第３例を示す図である。

【図10】本実施形態におけるアノードの第４例を示す図である。

【図11】本実施形態におけるアノードの第５例を示す図である。

【図12】本実施形態におけるアノードの第６例を示す図である。

【図13】第２実施形態に係るめっき装置を示す概略図である。

【図14】貫通電極を有する基板の製造の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下に、本発明に係るめっき方法、めっき用の不溶性アノード、及びめっき装置の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

【0017】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るめっき装置を示す概略図である。図１に示すように、めっき装置は、内部にめっき液を保持するめっき液槽５０と、めっき液槽５０内に配置されたアノード４０と、アノード４０を保持するアノードホルダ６０と、基板ホルダ１８とを備えている。基板ホルダ１８は、ウェハなどの基板Ｗを着脱自在に保持し、かつ基板Ｗをめっき液槽５０内のめっき液に浸漬させるように構成されている。本実施形態に係るめっき装置は、めっき液に電流を流すことで基板Ｗの表面を金属でめっきする電解めっき装置である。アノード４０としては、めっき液に溶解しない例えば酸化イリジウムまたは白金を被覆したチタンからなる不溶性アノードが用いられる。

【0018】

基板Ｗは、例えば、半導体基板、ガラス基板、または樹脂基板である。基板Ｗの表面にめっきされる金属は、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、錫（Ｓｎ）、Ｓｎ－Ａｇ合金、またはコバルト（Ｃｏ）である。

【0019】

アノード４０および基板Ｗは鉛直方向に延在するように、つまりアノード４０および基板Ｗの板面が水平方向に向くように配置され、且つめっき液中で互いに対向するように配置される。アノード４０はアノードホルダ６０を介して電源９０の正極に接続され、基板Ｗは基板ホルダ１８を介して電源９０の負極に接続される。アノード４０と基板Ｗとの間に電圧を印加すると、電流は基板Ｗに流れ、めっき液の存在下で基板Ｗの表面に金属膜が形成される。

【0020】

めっき液槽５０は、基板Ｗおよびアノード４０が内部に配置されるめっき液貯留槽５２と、めっき液貯留槽５２に隣接するオーバーフロー槽５４とを備えている。めっき液貯留槽５２内のめっき液はめっき液貯留槽５２の側壁を越流してオーバーフロー槽５４内に流入するようになっている。

【0021】

オーバーフロー槽５４の底部には、めっき液循環ライン５８ａの一端が接続され、めっき液循環ライン５８ａの他端はめっき液貯留槽５２の底部に接続されている。めっき液循環ライン５８ａには、循環ポンプ５８ｂ、恒温ユニット５８ｃ、及びフィルタ５８ｄが取り付けられている。めっき液は、めっき液貯留槽５２の側壁をオーバーフローしてオーバ
ーフロー槽５４に流入し、さらにオーバーフロー槽５４からめっき液循環ライン５８ａを通ってめっき液貯留槽５２に戻される。このように、めっき液は、めっき液循環ライン５８ａを通じてめっき液貯留槽５２とオーバーフロー槽５４との間を循環する。

【0022】

めっき装置は、基板Ｗ上の電位分布を調整する調整板（レギュレーションプレート）１４と、めっき液貯留槽５２内のめっき液を攪拌するパドル１６とをさらに備えている。調整板１４は、パドル１６とアノード４０との間に配置されており、めっき液中の電場を制限するための開口１４ａを有している。パドル１６は、めっき液貯留槽５２内の基板ホルダ１８に保持された基板Ｗの表面近傍に配置されている。パドル１６は例えばチタン（Ｔｉ）または樹脂から構成されている。パドル１６は、基板Ｗの表面と平行に往復運動することで、基板Ｗのめっき中に十分な金属イオンが基板Ｗの表面に均一に供給されるようにめっき液を攪拌する。

【0023】

図２は、アノードホルダ６０の平面図であり、図３は、図２に示した３－３断面におけるアノードホルダ６０の側断面図であり、図４は、ホルダベースカバー６３を取り外した状態のアノードホルダ６０の分解斜視図であり、図５は、ホルダベースカバー６３を取り外した状態のアノードホルダ６０の平面図である。なお、図５においては便宜上、把持部６４－２が透過した状態のアノードホルダ６０が示されている。また、図４及び図５においては、便宜上、アノード４０が取り外された状態のアノードホルダ６０が示されている。また、本明細書において、「上」及び「下」はアノードホルダ６０がめっき液槽５０に鉛直に収容された状態における上方向及び下方向をいう。同様に、本明細書において、「前面」は、アノードホルダ６０が基板ホルダと対向する側の面をいい、「背面」は前面と逆側の面をいう。

【0024】

図２～図４に示すように、本実施形態に係るアノードホルダ６０は、アノード４０を収容する内部空間６１を有する略矩形状のホルダベース６２と、ホルダベース６２の上部に形成された一対の把持部６４－１，６４－２と、同じくホルダベース６２の上部に形成された一対のアーム部７０－１，７０－２と、を備える。また、アノードホルダ６０は、ホルダベース６２の前面を部分的に覆うホルダベースカバー６３と、内部空間６１を覆うようにホルダベースカバー６３の前面に設けられた隔膜６６と、隔膜６６の前面に設けられた外縁マスク６７と、を有する。なお、本実施形態では、アノードホルダ６０の内部空間６１が「アノード槽」に相当し、外部空間が「カソード槽」に相当する。

【0025】

図２及び図５に示すように、ホルダベース６２は、その下部の外表面から内部空間６１まで延在し、内部空間６１に連通する孔７１を有する。また、ホルダベース６２は、その上部の把持部６４－１，６４－２間に、内部空間６１の空気を排出するための空気排出口８１を有する。ホルダベース６２がめっき液に浸漬されたとき、めっき液が孔７１から内部空間６１に流入するとともに、内部空間６１の空気が空気排出口８１から排出される。また、アノード４０として不溶性アノードを用いた場合、めっき処理中にアノード４０から発生する酸素も、空気排出口８１を通じて排出される。空気排出口８１は、空気の排出を妨げないように形成された蓋８３により閉止される。

【0026】

また、図３に示すように、ホルダベースカバー（基体）６３の略中央部には、アノード４０の径よりも大きい径を有する環状の開口６３ａが形成されている。ホルダベースカバー６３は、ホルダベース６２とともに内部空間６１を形成する。隔膜６６は、開口６３ａの前面に設けられ、内部空間６１を閉鎖する。隔膜６６の外周縁部の前方には、隔膜押え６８が取り付けられ、隔膜押え６８の前方に外縁マスク６７が設けられる。また、ホルダベースカバー６３の前面には、開口６３ａに沿って、例えばＯ－リング等からなる環状の第１のシール部材８４が設けられる。隔膜押え６８により隔膜６６が第１のシール部材８４に押圧されることで、開口６３ａが密閉される。即ち、第１のシール部材８４は、隔膜
６６と内部空間６１との間を密閉することができる。これにより、隔膜６６を介して内部空間６１と外部空間とが仕切られる。

【0027】

隔膜６６は、例えば陽イオン交換膜のようなイオン交換膜、又は中性隔膜である。隔膜６６は、めっき液中の添加剤を通過させることなく、めっき処理時にアノード側からカソード側へ陽イオンを通過させることができる。隔膜６６の具体的な一例として、（株）ユアサメンブレン製のユミクロン（登録商標）が挙げられる。

【0028】

外縁マスク６７は、中央部に環状の開口を有する板状の部材であり、隔膜押え６８の前面に着脱自在に取り付けられる。外縁マスク６７は、めっき処理時のアノード４０の表面の電場を制御するために設けられている。外縁マスク６７の開口の径は、アノード４０の外径よりも大きいものとしてもよいし、アノード４０の外形より小さいものとしてもよい。また、アノードホルダ６０は、外縁マスク６７を有しなくてもよい。

【0029】

ホルダベースカバー６３はホルダベース６２に対してねじ結合や溶着などにより固定されており、ホルダベースカバー６３とホルダベース６２との結合部は密着されている。なお、ホルダベースカバー６３とホルダベース６２は一体に形成してもよい。

【0030】

図２、図４及び図５に示すように、把持部６４－１，６４－２は、ホルダベース６２の上部に形成された連結部６２－１，６２－２を介してホルダベース６２と連結している。把持部６４－１，６４－２は、連結部６２－１，６２－２からホルダベース６２の中央方向に延在して形成される。把持部６４－１，６４－２は、アノードホルダ６０がめっき液槽５０に搬送されるときに、図示しないチャックによって把持される。

【0031】

連結部６２－１，６２－２から外側方向に延在するアーム部７０－１の下部には、アノード４０に電圧を印加するための電極端子８２が設けられている。電極端子８２は、アノードホルダ６０がめっき液槽に収容されたときに、電源９０の正極に接続される。また、アノードホルダ６０は、電極端子８２から内部空間６１の略中央部まで延在する給電部材８９を有する。給電部材８９は、略板状の導電部材であり、電極端子８２と電気的に接続される。

【0032】

図３に示すように、給電部材８９の前面には、例えばねじ等からなる固定部材８８により、アノード４０が固定されている。これにより、電極端子８２及び給電部材８９を介して電源９０によりアノード４０に電圧を印加することができる。

【0033】

ホルダベース６２の略中央部、即ち固定部材８８に対応する位置には、アノード４０を交換するための環状の開口部６２ａが形成されている。開口部６２ａは、内部空間６１の背面側に連通しており、蓋８６により覆われる。ホルダベース６２の背面側には、開口部６２ａに沿って、例えばＯ－リング等からなる環状の第２のシール部材８５が設けられている。この第２のシール部材８５により、開口部６２ａと蓋８６との間が密閉される。

【0034】

蓋８６は、アノード４０を交換するときに取り外される。具体的には、例えばアノード４０が耐用年数を経過したときに、オペレータにより蓋８６が取り外され、開口部６２ａを介して固定部材８８が取り外される。オペレータは外縁マスク６７を隔膜押え６８から取り外し、アノード４０を内部空間６１から取り出す。続いて、別のアノード４０を内部空間６１に収容し、開口部６２ａを介して固定部材８８によりアノード４０を給電部材８９の前面に固定する。最後に、蓋８６により開口部６２ａを封止し、外縁マスク６７を隔膜押え６８に取り付ける。

【0035】

ホルダベース６２の背面には、重り８７が取り付けられている。これにより、アノード
ホルダ６０をめっき液に浸漬したときに、浮力によりアノードホルダ６０が水面上に浮き上がることを防止することができる。

【0036】

図５に示すように、アノードホルダ６０は、孔７１を封止可能に構成された弁９１と、弁９１が閉じるように弁９１を付勢するためのばね９６と、ばね９６の付勢力を弁９１に伝達するためのシャフト９３と、弁９１の開閉を操作する操作部であるプッシュロッド９５と、プッシュロッド９５に加えられた力をシャフト９３に伝達するための中間部材９４と、をさらに備える。

【0037】

弁９１は、孔７１をホルダベース６２の内部側から封止できるように、ホルダベース６２の内部に配置される。シャフト９３は、上下方向に沿ってホルダベース６２の内部に配置される。シャフト９３は、その一端が弁９１に連結され、他端がばね９６に連結される。これによりシャフト９３は、ばね９６の付勢力を弁９１に伝達し、弁９１が孔７１をホルダベース６２の内部側から封止するように弁９１を付勢する。

【0038】

このようにアノードホルダ６０が孔７１を封止する弁９１を備えることにより、アノードホルダ６０をめっき液に浸漬して内部空間６１にめっき液を満たした後に、孔７１を封止することができる。これにより、アノード４０近傍で酸素、次亜塩素酸、又は一価の銅が発生しても、外部空間と内部空間６１とが仕切られているため、添加剤の分解の進行を抑制することができる。なお、めっき装置では、めっき液貯留槽５２にベース液を入れた状態でめっき液貯留槽５２内にアノードホルダ６０を配置し、アノードホルダ６０の内部空間６１にベース液が満たされて封止された後に、めっき液貯留槽５２内に添加剤を含む液体が入れられて外部空間におけるめっき液が用意されてもよい。こうすれば、アノードホルダ６０の内部空間６１に添加剤が含まれないため、アノード４０近傍において添加剤が消耗されることをより抑制することができる。ただし、こうした例に限定されず、めっき液貯留槽５２に添加剤を含むめっき液を入れた状態でめっき液貯留槽５２内にアノードホルダ６０を配置し、アノードホルダ６０の内部空間６１に添加剤を含むめっき液が満たされて封止されてもよい。

【0039】

次に、図６を参照して、本実施形態のめっき方法について説明する。なお、以下の説明では、説明の容易のためステップごとに順番に説明するが、めっき方法は、図６及び以下の説明の順番でステップが実行されることに限定されるものではない。つまり、各ステップは、矛盾が生じない限り、順番を入れ替えて実行されてもよい。

【0040】

本実施形態のめっき方法では、まず、貫通電極を形成するためのビア又はホールを有する基板Ｗが用意される（Ｓ１０）。一例として、図１４（Ａ）に示すように、シリコン等からなる基材１１０の内部に、例えばリソグラフィ・エッチング技術により、上方に開口する複数の貫通電極用凹部１１２を形成した基板Ｗが用意される。この貫通電極用凹部１１２の直径は、例えば１～１００μｍ、特に５～２０μｍで、深さは、例えば７０～１５０μｍである。ただし、基板Ｗには、貫通電極用凹部（ビア）に代えて、又は加えて、上下に貫通したホールが形成されていてもよい。

【0041】

続いて、めっき液槽が用意される（Ｓ２０）。本実施形態では、上記しためっき装置におけるめっき液槽５０が用意される。めっき液槽５０は、隔膜６６によって、内部空間６１（アノード４０が配置されるアノード槽）と、外部空間（基板Ｗが配置されるカソード槽）とが仕切られている。

【0042】

次に、アノード４０が設計および用意される（Ｓ３０）。具体的には、基板Ｗをめっき液槽５０内でめっきする際のアノード４０での電流密度（以下、「アノード電流密度」という）が０．４ＡＳＤ（Ａ／ｃｍ^２）以上１．４ＡＳＤ以下となるように、アノード４０
は、その寸法および形状が設計されて用意される。これは、本発明者らの研究により、アノード電流密度が０．４ＡＳＤ以上１．４ＡＳＤ以下であるときに、めっき液中の添加剤の消耗を特に抑制できることが発見されたことに基づく。つまり、めっき時のアノード電流密度が大きいと（例えば１．４ＡＳＤを超えると）、アノード４０付近で発生する酸素が多くなり、めっき液中の添加剤の消耗が大きくなる。一方、めっき時のアノード電流密度が小さすぎると（例えば０．４ＡＳＤ未満になると）、アノード４０付近で発生する次亜塩素酸が多くなり、めっき液中の添加剤の消耗が大きくなる。そして、めっき時のアノード電流密度が、０．４ＡＳＤ以上、１．４ＡＳＤ以下であるときに、めっき液中の添加剤の消耗を好適に抑制できる。このため、Ｓ３０の処理では、めっき処理する基板Ｗ等に基づいて、めっき処理中のアノード電流密度が０．４ＡＳＤ以上１．４ＡＳＤ以下となるようにアノード４０を設計して用意する。ここで、アノード４０の設計は、アノード電流密度が０．４ＡＳＤ以上であって、特に、０．５ＡＳＤ以上、又は０．６ＡＳＤ以上であるように設計されることが好ましい。また、アノード４０の設計は、アノード電流密度が１．４ＡＳＤ以下であって、特に、１．３ＡＳＤ以下、１．２ＡＳＤ以下、１．１ＡＳＤ以下、又は１．０ＡＳＤ以下であるように設計されることが好ましい。

【0043】

アノード４０の設計の具体的な一例としては、まず、基板Ｗの面積および形状に応じてめっき時の電流量（又はカソード電流密度）が定められる。ここで、本実施形態では、基板Ｗには、貫通電極用凹部１１２が形成されており、ボイド等の欠陥が生じないように比較的小さな電流量が定められる。めっき時の電流量の設定については、公知の方法を用いてなされればよく、本発明の中核をなさないため詳細な説明は省略する。そして、設定された電流量に基づいて、アノード電流密度が所望の電流密度となるようにアノード４０の寸法および形状を定めることにより、アノード４０が設計される。こうした電流密度を満たすためのアノード４０の好適な形状については後述する。

【0044】

そして、Ｓ１０で用意した基板Ｗ、及びＳ３０で用意したアノード４０を、Ｓ２０で用意しためっき液槽５０内に配置し、０．４ＡＳＤ以上１．４ＡＳＤ以下のアノード電流密度で電解めっきを行う（Ｓ４０）。めっき中のアノード電流密度は、０．４ＡＳＤ以上であって、特に、０．５ＡＳＤ以上、又は０．６ＡＳＤ以上であることが好ましい。また、めっき中の電流密度は、１．４ＡＳＤ以下であって、特に、１．３ＡＳＤ以下、１．２ＡＳＤ以下、１．１ＡＳＤ以下、又は１．０ＡＳＤ以下であることが好ましい。このように、アノード電流密度が所定範囲内とされることにより、アノード４０付近で酸素および次亜塩素酸が発生するのを抑制することができ、めっき液中の添加剤が消耗されることを抑制できる。

【0045】

次に、本実施形態のアノード４０の具体的な形状の一例について説明する。図７は、本実施形態のアノードの第１例を示す図である。図７に示すアノード４０Ａは、アノードホルダ６０を介して電源９０に接続される給電点４０２と、給電点を中心としたリング状のリング電極４１０と、給電点４０２とリング電極４１０とを接続する接続電極４０４と、を有する。

【0046】

給電点４０２は、アノードホルダ６０の給電部材８９（図４参照）に接続される。本実施形態では、接続電極４０４とリング電極４１０とは、アノードホルダ６０の給電部材８９に直接に接続されておらず、給電点４０２を介して接続される。ただし、こうした例に限定されず、接続電極４０４とリング電極４１０との少なくとも一部が給電部材８９に直接に接続されてもよい。給電点４０２は、前方（基板Ｗ側）から見て円形であり、給電部材８９との取り付けのための複数の孔が形成されている。ただし、給電点４０２は、こうした形状に限定されず、電源９０に接続可能に構成されていればよい。

【0047】

リング電極４１０は、アノード４０Ａの外縁を画定する。リング電極４１０の外径は、
アノードホルダ６０の開口６３ａの径よりも小さいことが好ましい。また、リング電極４１０の外形は、基板Ｗの外形とほぼ相似形であることが望ましい。例えば、基板Ｗが円形であればリング電極４１０は円環形状であり、基板Ｗが四角形であればリング電極４１０は４辺で形成される四角の枠形状であることが望ましい。接続電極４０４は、図７に示す例では、直線状であり、給電点４０２とリング電極４１０とを接続する。接続電極４０４は、給電点４０２から所定角度ごとに複数設けられており、図７に示す例では、８本の接続電極４０４が給電点４０２を中心として放射状に設けられている。リング電極４１０と接続電極４０４とは、長手方向に垂直な平面である横断面として、略同一の断面形状を有してもよい。例えば、リング電極４１０および接続電極４０４のそれぞれは、横断面が共に正方形であってもよく、特に１辺を１ｍｍとする正方形、１辺を２ｍｍとする正方形、又は１辺を３ｍｍとする正方形であってもよい。ただし、こうした例に限定されず、リング電極４１０及び接続電極４０４の横断面は、長方形、多角形、又は円形などであってもよい。

【0048】

アノード４０をこうした形状とすることにより、基板Ｗに貫通電極を形成するためのめっき処理を行う際に、アノード電流密度を調整してめっき液中の添加剤が消耗されることを抑制できると共に、基板Ｗに形成されるめっきの面内均一性を高くすることができる。ここで、基板Ｗに形成されるめっきの面内均一性を向上させるため、アノード４０は、給電点４０２を中心とした回転対称な形状であることが好ましい。

【0049】

続いて、アノード４０の変形例について説明する。図８は、本実施形態のアノードの第２例を示す図である。図８に示すアノード４０Ｂは、図７に示すアノード４０Ａと、リング電極４１０が異なり、リング電極４１０を除いて同一の形状である。アノード４０Ｂは、リング電極４１０として、アノード４０Ｂの外縁を画定する第１リング電極４１０ａと、第１リング電極４１０ｂより径の小さい第２リング電極４１０ｂと、を有する。第１リング電極４１０ａと第２リング電極４１０ｂとのそれぞれは、給電点４０２を中心として同心に設けられている。第１リング電極４１０ａは、図７に示すアノード４０Ａのリング電極４１０と同様の構成であり、接続電極４０４を介して給電点４０２に接続される。アノード４０Ｂでは、接続電極４０４は、その一端が給電点４０２に接続され、他端が第１リング電極４１０ａに接続される。また、接続電極４０４は、一端と他端との間である中間部分において、第２リング電極４１０ｂに接続される。これにより、第２リング電極４１０ｂは、接続電極４０４を介して給電点４０２に接続される。第１リング電極４１０ａ及び第２リング電極４１０ｂのそれぞれは、アノード４０Ａのリング電極４１０と同様に、接続電極４０４と、略同一の横断面形状を有してもよい。

【0050】

図９は、本実施形態のアノードの第３例を示す図である。図９に示すアノード４０Ｃは、図７に示すアノード４０Ａと、リング電極４１０が異なり、リング電極４１０を除いて同一の形状である。アノード４０Ｃは、リング電極４１０として、アノード４０Ｃの外縁を画定する第１リング電極４１０ａと、第１リング電極４１０ｂより径の小さい第２リング電極４１０ｂと、第２リング電極４１０ｂより径の小さい第３リング電極４１０ｃと、を有する。第１～第３リング電極４１０ａ～４１０ｃのそれぞれは、給電点４０２を中心として同心に設けられている。第１リング電極４１０ａ及び第２リングで極４１０ｂは、図８に示すアノード４０Ｂのリング電極と同様の構成であり、接続電極４０４を介して給電点４０２に接続される。アノード４０Ｃでは、接続電極４０４は、中間部分において、第２リング電極４１０ｂと第３リング電極４１０ｃとに接続される。これにより、第２リング電極４１０ｂ及び第３リング電極４１０ｃは、接続電極４０４を介して給電点４０２に接続される。第１～第３リング電極４１０ａ～４１０ｃのそれぞれは、アノード４０Ａのリング電極４１０と同様に、接続電極４０４と、略同一の横断面形状を有してもよい。なお、アノード４０は、図７～図９に示すように、１つ～３つのリング電極４１０を備えるものに限定されず、４つ以上のリング電極４１０を有してもよい。

【0051】

図１０は、本実施形態のアノードの第４例を示す図である。図１０に示すアノード４０Ｄは、図７に示すアノード４０Ａと、接続電極４０４が異なり、接続電極４０４を除いて同一の形状である。アノード４０Ｄは、接続電極４０４として、上下方向と左右方向に延びて給電点４０２とリング電極４１０とを接続する電極が設けられている。つまり、図７に示すアノード４０Ａでは、給電点４０２から８方向に放射状に配置される接続電極４０４が設けられるものとしたが、図１０に示すアノード４０Ｄでは、給電点４０２から４方向に放射状に配置される接続電極４０４が設けられている。なお、アノード４０は、図７及び図１０に示すように、８方向、または４方向に放射状に配置される接続電極４０４を有するものに限定されず、任意の数の接続電極４０４を有してもよい。また、アノード４０は、接続電極４０４の数にかかわらず、２つ以上のリング電極４１０を有してもよい。

【0052】

図１１は、本実施形態のアノードの第５例を示す図である。図１１に示すアノード４０Ｅは、図７に示すアノード４０Ａと、接続電極４０４が異なり、接続電極４０４を除いて同一の形状である。上記した図７に示すアノード４０Ａは、接続電極４０４として、直線状の複数の電極を有するものとしたが、図１１に示すアノード４０Ｅは、複数の接続電極４０４のそれぞれが曲線状となっている。なお、こうした場合にも、アノード４０Ｅが給電点４０２を中心として回転対称の形状であるように、接続電極４０４が形成されていることが好ましい。なお、図８～図１０に示す例においても、接続電極４０４が曲線状とされてもよい。

【0053】

図１２は、本実施形態のアノードの第６例を示す図である。図１２に示すアノード４０Ｆは、給電点４０２にカバー４２０が取り付けられている点を除いて、図７に示すアノード４０Ａと同一である。カバー４２０は、基板Ｗに形成されるめっきの均一性が向上するように、給電点４０２における前面（基板Ｗに対向する面）を覆う。カバー４２０は、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）等の絶縁性の高い樹脂で形成することができる。図１２に示す例では、カバー４２０は、給電点４０２よりも大きい径の円形状である板状部４２１と、板状部４２１から後方に突出する嵌合部４２２と、を有する。板状部４２１は、アノード表面の電場を制御するために設けられており、基板Ｗに形成されるめっきの均一性が向上するように、シミュレーション、又は実験等により寸法が定められるとよい。また、嵌合部４２２は、カバー４２０と給電点４０２との取り付けのために設けられている。嵌合部４２２の内周面は、給電点４０２の外周側面と対応する形状となっており、また、嵌合部４２２は、給電点４０２から伸びる接続電極４０４に対応した複数の凹部を有する。こうした構成により、カバー４２０は、前方から給電点４０２に嵌合部４２２を嵌合させて取り付けることができる。ただし、こうした例に限定されず、カバー４２０は、ネジなどの締結具、又は接着剤などを用いて、給電点４０２に取り付けられてもよい。給電点４０２の前方を覆うカバー４２０が設けられることにより、基板Ｗに形成されるめっきの均一性の向上を図ることができる。なお、カバー４２０は、図８～図１１に示すアノード４０Ｂ～Ｅに対して取り付けられてもよい。

【0054】

（第２実施形態）
図１３は、第２実施形態に係るめっき装置を示す概略図である。第２実施形態に係るめっき装置では、隔膜６６が、アノードホルダ６０ではなく、調整板１４における開口１４ａに取り付けられている点で、第１実施形態に係るめっき装置と異なる。以下の説明では、第１実施形態と重複する説明については省略する。

【0055】

第２実施形態に係るめっき装置では、めっき液貯留槽５２にシールドボックス１６０が配置され、これによって、めっき液貯留槽５２の内部は、シールドボックス１６０内部のアノード槽１７０と、外部のカソード槽１７２と、に区分されている。図１３に示す例では、アノード４０を保持するアノードホルダ６０と調整板１４とがアノード槽１７０の内
部に配置され、パドル１６と基板ホルダ１８（カソード）とがカソード槽１７２の内部に配置されている。

【0056】

シールドボックス１６０は、調整板１４の開口１４ａに対応する位置に開口１６０ａを有している。また、調整板１４の開口１４ａを画定する筒状部は、シールドボックス１６０の開口１６０ａ内に嵌合されている。こうした構成により、アノード槽１７０とカソード槽１７２とは、調整板１４の開口１４ａを通じて連通される。そして、第２実施形態では、調整板１４の開口１４ａに隔膜６６が取り付けられ、隔膜６６によってアノード槽１７０とカソード槽１７２とが仕切られている。なお、隔膜６６は、調整板１４におけるアノード槽１７０側から取り付けられるものとしてもよいし、カソード槽１７２側から取り付けられるものとしてもよい。また、隔膜６６は、任意の方法で調整板１４に取り付けられてもよく、一例として、環状の隔膜押え６８によって調整板１４に取り付けられる。

【0057】

第２実施形態のめっき装置では、カソード槽１７２内のめっき液は、めっき液貯留槽５２の側壁をオーバーフローしてオーバーフロー槽５４内に流入されるようになっている。一方、アノード槽１７０内のめっき液は、オーバーフローしないように構成されている。また、アノード槽１７０には、開閉弁１８６が設置された液排出ライン１９０が接続されている。こうした液排出ライン１９０によって、例えば隔膜６６を交換する際に、アノード槽１７０内のめっき液（ベース液）を排出することができる。

【0058】

また、第２実施形態のめっき装置では、めっき液循環ライン５８ａに、ベース液供給ライン１５８が接続されている。このベース液供給ライン１５８は、基板Ｗのめっき中にめっき液をめっき液貯留槽５２に供給するためのものではなく、めっき処理を行うために最初にめっき液貯留槽５２にベース液を供給する、いわゆる建浴のためにのみ使用されるものである。ベース液供給ライン１５８には、第１の供給弁１５１が設けられている。また、第２実施液体のめっき装置では、めっき液循環ライン５８ａと液排出ライン１９０とを接続する接続ライン１９２が設けられている。接続ライン１９２には、第２の供給弁１５２が設けられている。さらに、第２実施形態のめっき装置には、カソード槽１７２に添加剤を供給するための添加剤供給ライン１５９が設けられている。添加剤供給ライン１５９には、第３の供給弁１５３が設けられている。通常は、第１～第３の供給弁１５１～１５３は閉じられている。

【0059】

こうした第２実施形態のめっき装置によれば、建浴時にのみ第１の供給弁１５１と第２の供給弁１５２とが開かれ、ベース液供給ライン１５８からのベース液が液排出ライン１９０及びめっき液循環ライン５８ａを通ってアノード槽１７０及びカソード槽１７２内に供給される。そして、第３の供給弁１５３が開かれることにより、カソード槽１７２にのみ添加剤が供給される。こうした構成により、アノード槽１７０に添加剤が含まれないため、アノード４０近傍において添加剤が消耗されることを抑制できる。

【0060】

以上説明した第２実施形態のめっき装置においては、めっき液貯留槽５２がシールドボックス１６０と調整板１４とによって、アノード槽１７０とカソード槽１７２とに区分されている。そして、調整板１４の開口１４ａに、隔膜６６が設けられている。こうした構成においても、第１実施形態のめっき装置と同様に、貫通電極を形成するための基板Ｗをめっきする際に、０．４ＡＳＤ以上１．４ＡＳＤ以下のアノード電流密度で基板Ｗをめっきすることにより、めっき処理中の酸素、及び次亜塩素酸の発生を抑制して、めっき液中の添加剤の消耗を抑制することができる。

【0061】

以上説明した本実施形態は、以下の形態としても記載することができる。［形態１］形態１によれば、めっき方法が提案され、前記めっき方法は、貫通電極を形成するためのビア又はホールを有する基板を用意するステップと、不溶性アノードが配置されるアノード槽と前記基板が配置されるカソード槽とが隔膜で仕切られためっき液槽を用意するステッ
プと、前記基板を前記めっき液槽内でめっきする際のアノード電流密度が０．４ＡＳＤ以上１．４ＡＳＤ以下となるように、前記基板を電解めっきするステップと、を含む。かかるめっき方法によれば、めっき中の酸素、及び次亜塩素酸の発生を抑制して、めっき液中の添加剤の消耗を抑制することができる。

【0062】

［形態２］形態２によれば、形態１において、前記不溶性アノードは、電源に接続される給電点と、前記給電点を中心としたリング状のリング電極と、前記給電点と前記リング電極とを接続する接続電極と、を有する。形態２によれば、基板に形成されるめっきの面内均一性を高くすることができる。

【0063】

［形態３］形態３によれば、形態２において、前記リング電極は、第１直径の第１リング電極と、前記第１直径より小さい第２直径の第２リング電極と、を有する。
［形態４］形態４によれば、形態２又は３において、前記接続電極は、前記給電点と前記リング電極とを直線的に接続する。
［形態５］形態５によれば、形態２から４において、前記不溶性アノードは、前記給電点を中心とする回転対称な形状である。

【0064】

［形態６］形態６によれば、形態２から５において、前記不溶性アノードの前記給電点には、前記基板に面する部位を覆うカバーが取り付けられている。形態６によれば、カバーによってアノード表面の電場を制御して、基板に形成されるめっきの面内均一性の向上を図ることができる。

【0065】

［形態７］形態７によれば、形態２から６において、前記不溶性アノードは、アノードホルダに保持され、前記アノードホルダは、前記基板に向いて開口する開口部を有し、前記不溶性アノードの前記リング電極の寸法は、前記開口部の寸法よりも小さい。

【0066】

［形態８］形態８によれば、形態１から７において、前記隔膜は、イオン交換膜又は中性隔膜である。

【0067】

［形態９］形態９によれば、めっき液槽内に配置されてめっきに使用されるめっき用の不溶性アノードが提案され、前記アノードは、電源に接続される給電点と、前記給電点を中心としたリング状のリング電極と、前記給電点と前記リング電極とを接続する接続電極と、を備える。形態９によれば、めっき中の酸素、及び次亜塩素酸の発生を抑制して、めっき液中の添加剤の消耗を抑制することができると共に、基板に形成されるめっきの面内均一性を向上させることができる。

【0068】

［形態１０］形態１０によれば、めっき装置が提案され、めっき液を収容可能なめっき液槽と、形態９に記載のめっき用の不溶性アノードと、前記めっき液槽を、前記不溶性アノードが配置されるアノード槽と基板が配置されるカソード槽とに仕切る隔膜と、を備える。形態１０によれば、形態９のめっき用のアノードを備え、形態９と同様の効果を奏することができる。

【0069】

以上、いくつかの例に基づいて本発明の実施形態について説明してきたが、上記した発明の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明には、その均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。

【符号の説明】

【0070】

１４…調整板
１４ａ…開口
１６…パドル
１８…基板ホルダ
４０、４０Ａ～４０Ｆ…アノード（不溶性アノード）
５０…めっき液槽
５２…めっき液貯留槽
５４…オーバーフロー槽
６０…アノードホルダ
６１…内部空間
６２…ホルダベース
６３…ホルダベースカバー
６６…隔膜
６７…外縁マスク
６８…隔膜押え
４０２…給電点
４０４…接続電極
４１０…リング電極
４１０ａ…第１リング電極
４１０ｂ…第２リング電極
４１０ｃ…第３リング電極
４２０…カバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】